Pré-Publication, Document De Travail Année : 2023

NUMERICAL SIMULATION OF VACUUM ARC UNDER DIFFERENT AXIAL MAGNETIC FIELDS AND DIFFERENT EROSION RATES

SIMULATION NUMÉRIQUE DE L'ARC SOUS VIDE SOUS DIFFÉRENTS CHAMPS MAGNÉTIQUES AXIAUX ET DIFFÉRENTS TAUX D'ÉROSION

Résumé

In this paper, we present a three-dimensional (3D) numerical model that describes a high current vacuum arc in the subsonic regime between copper contacts under the influence of an axial magnetic field (AMF). The model is based on a MHD approach to the inter-electrode plasma and is realized with the commercial software Ansys Fluent. Only the plasma region is modelled. The behaviour of the copper electrodes is taken into account by specific boundary conditions. We describe the model, the boundary conditions and present the simulation results. Temperature profiles and electron and ion densities will be presented in a reference case. Based on this arc modelling, a parametric study on arc characteristics will be performed, including varying the AMF strength, the ablation rate and the current intensity.

Dans cet article, nous présentons un modèle numérique tridimensionnel (3D) qui décrit un arc sous vide à courant élevé dans le régime subsonique entre des contacts en cuivre sous l'influence d'un champ magnétique axial (AMF). Le modèle est basé sur une approche MHD du plasma inter-électrode et est réalisé avec le logiciel commercial Ansys Fluent. Seule la région du plasma est modélisée. Le comportement des électrodes de cuivre est pris en compte par des conditions aux limites spécifiques. Nous décrivons le modèle, les conditions aux limites et présentons les résultats de la simulation. Les profils de température et les densités d'électrons et d'ions seront présentés dans un cas de référence. Sur la base de cette modélisation de l'arc, une étude paramétrique des caractéristiques de l'arc sera réalisée, notamment en faisant varier la force de l'AMF, le taux d'ablation et l'intensité du courant.

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hal-04126550 , version 1 (13-06-2023)

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  • HAL Id : hal-04126550 , version 1

Citer

Claire Simonnet, Pierre Freton, Frank Reichert, Arkadz Petchanka, Jean Jacques Gonzalez. NUMERICAL SIMULATION OF VACUUM ARC UNDER DIFFERENT AXIAL MAGNETIC FIELDS AND DIFFERENT EROSION RATES. 2023. ⟨hal-04126550⟩
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